一、基于相似理論的廣義復(fù)阻抗分析法

液壓閥是由機(jī)械零件和電磁元件構(gòu)成的。若從系統(tǒng)的角度來(lái)看，液壓閥內(nèi)部所包含的控制系統(tǒng)一般包含有電回路、機(jī)械回路和液壓回路。

一般動(dòng)力控制系統(tǒng)，按其能量屬性，可以分為電氣系統(tǒng)、機(jī)械系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)等等。雖然這些不同屬性的系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)形式上毫無(wú)相似之處，但是他們的數(shù)學(xué)模型，也就是它們的運(yùn)動(dòng)微分方程可能完全相同。如果撇開系統(tǒng)的具體形式，那么只要它們的數(shù)學(xué)模型是相同的，就可以認(rèn)為它們是相似的，這時(shí)可以用與原系統(tǒng)相似的系統(tǒng)來(lái)代替原系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析。你會(huì)發(fā)現(xiàn)某個(gè)具體的機(jī)械回路或者液壓回路對(duì)應(yīng)于某一個(gè)具體的電回路，其數(shù)學(xué)模型可是是完全相同的；某個(gè)機(jī)械元件或液壓元件在回路中所起的作用與某個(gè)電元件在相應(yīng)的電回路中所起的作用也可以是完全相似的。因此，可以定義一種廣義的電回路（廣義回路），該回路的形式與運(yùn)算法則與電回路完全相同，回路中的元件稱為廣義元件，其符號(hào)與電元件相似?？梢詫⒁簤涸驒C(jī)械元件先用相應(yīng)的廣義元件替代，再將機(jī)械回路或液壓回路用相應(yīng)的廣義回路替代，然后通過(guò)復(fù)阻抗的分析方法來(lái)建立數(shù)學(xué)模型。

液壓回路轉(zhuǎn)化為廣義回路基于兩個(gè)原因：

首先，廣義回路類似于電回路，而電路的分析已經(jīng)有一套專門的阻抗分析方法，并且電路的傳遞函數(shù)可以利用復(fù)阻抗求取。因此，通過(guò)廣義回路來(lái)建立數(shù)學(xué)模型比直接建立液壓、機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型來(lái)得簡(jiǎn)單，其物理概念也比較清楚。

其次，我們研究的液壓系統(tǒng)并不是只有純粹的液壓元件所組成，它的輸出功率最終要通過(guò)油缸或油馬達(dá)轉(zhuǎn)化成機(jī)械功率，以驅(qū)動(dòng)機(jī)器工作，它的控制部分有涉及到電氣元件，因此，液壓系統(tǒng)實(shí)際上是機(jī)、電、液混合系統(tǒng)。為了設(shè)計(jì)和分析上的方便，有必要將這種混合系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成統(tǒng)一的廣義回路。

由于系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)微分方程是由系統(tǒng)中的能量變化所決定的，因此，為了在用廣義回路代換機(jī)、電、液各回路之后保證它們的微分方程不變，必須使代換前后它們的能量關(guān)系不變。

已知電功率N電與電流I和電壓U之間的關(guān)系為

N電＝電流＊電壓＝I＊U

如果把液壓系統(tǒng)中的壓力P看成是一種廣義電壓，把流量Q看成是一種廣義電流，顯然這里廣義電壓與廣義電流的乘積正好等于液壓功率N液，即

N液＝廣義電流＊廣義電壓＝Q＊P

同樣，如果把機(jī)械系統(tǒng)中的力F看成是廣義電壓，把機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度v看成是廣義電流，則功率正好等于廣義電壓與廣義電流的乘積，即

N機(jī)＝廣義電流＊廣義電壓＝v＊F

由此可見，只要把電壓U，壓力P和力F看成是一種廣義電壓，而把電流I，流量Q和速度v看成是一種廣義電流，那么液壓系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)可以看成是一種廣義電系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱廣義系統(tǒng)）。

二、廣義復(fù)阻抗

在電路中，最基本的元件有四種，即電源、電阻、電感、電容。其中電源是產(chǎn)生能量的元件，電阻是消耗能量的元件，電感和電容則是儲(chǔ)存能量的元件。通過(guò)電線把他們連接起來(lái)，就可以構(gòu)成各種基本回路。

在液壓回路中也有類似的元器件，例如，油泵就相當(dāng)于電源，它用來(lái)產(chǎn)生能源；節(jié)流孔就相當(dāng)于電阻，它消耗油泵所產(chǎn)生的能量；液壓系統(tǒng)中的工作容積或蓄能器則相當(dāng)于電容，它積蓄和儲(chǔ)存液壓勢(shì)能；管道中的流體質(zhì)量則相當(dāng)于電感，它儲(chǔ)存液體的動(dòng)能。液壓回路可以認(rèn)為主要是由這四種基本元器件構(gòu)成的。

在機(jī)械回路中，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出機(jī)械功率，它相當(dāng)于電源；阻尼器消耗機(jī)械功率，它相當(dāng)于電阻；慣性質(zhì)量起儲(chǔ)存動(dòng)能的作用，它相當(dāng)于電感；機(jī)械彈簧相當(dāng)于電容，它起積蓄勢(shì)能的作用。這就是機(jī)械回路中四種基本的元器件。

由此可見，雖然機(jī)、電、液三種系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不同，但是它們都是由性能相同的四種基本元器件構(gòu)成的。為了統(tǒng)一方便，我們把產(chǎn)生能源的元件統(tǒng)稱為廣義電源，把消耗能量的元件統(tǒng)稱為廣義電阻，把積蓄勢(shì)能的元件統(tǒng)稱為廣義電容，把積蓄動(dòng)能的元件統(tǒng)稱為廣義電感。